(57)【要約】【課題】デジタル・ビデオ用時空的雑音フィルタ。【解決手段】各種の雑音に対応する三次元フィルタが記述される。このフィルタはフィルタリング処理においてビデオ信号の空間的および時間的特性双方を用いる。加えて、フィルタはビデオ信号内の画像のエッジ忠実度を維持することができる。【選択図】図２
2007124650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル・ビデオの雑音を低減する方法で、
複数のビデオ・フレームにかかる複数のピクセルを選択し、該複数のピクセルに関連付けされる目標ピクセルを特定するステップと、
各ピクセルの目標ピクセルからの輝度距離に従って該複数のピクセルを整列させるステップと、
整列した複数のピクセル内で各ピクセルに、その目標ピクセルからの相対輝度距離に従って加重係数を割り当てるステップで、該加重係数の値はピクセル輝度距離が増えるにつれ減るものであり、
割り当てられた加重係数および複数のピクセルのピクセル値に従ってフィルタを生成するステップと、
フィルタを目標ピクセルに適用するステップとを含む方法。
【請求項２】
複数のピクセルは複数のビデオ・フレーム内の運動軌道に沿って選択される、請求項1に記載される方法。
【請求項３】
フィルタはアルファ・トリム・フィルタを用いて生成される、請求項1に記載される方法。
【請求項４】
さらに、目標ピクセルのフィルタリングされた値を特定する前に、整列された複数のピクセル内のピクセル数を閾値に従って削減し、その結果目標ピクセルから相対的により高い輝度距離を有するピクセルの組が除去される工程を含む、請求項1に記載される方法。
【請求項５】
整列された整列された複数のピクセルが2の因数である数に削減される、請求項4に記載される方法。
【請求項６】
加重係数が指数関数的に減衰する値である、請求項1に記載される方法。
【請求項７】
請求項1の方法の実施を指示するよう適用されたプログラム命令を含む媒体または波形。
【請求項８】
ビデオ信号の雑音を低減する時空的フィルタで、
ビデオ信号を受信するように接続され、ビデオ信号内で複数のフレームにかかる複数のピクセルを選択し該複数のピクセルを目標ピクセルに関連付けるピクセル・セレクタと、
選択された複数のピクセルを受信するように接続され、該複数のピクセルを各ピクセルの目標ピクセルからの輝度距離に従って整列するピクセル整列エンジンと、
整列された複数のピクセルを受信するように接続され、整列された複数のピクセル内で各ピクセルに加重係数を割り当て、目標ピクセルに対するフィルタを生成するフィルタと、
を含むフィルタ。
【請求項９】
さらに整列された複数のピクセルをアクセスするように接続され、整列された複数のピクセル内のピクセル数を各ピクセルの目標ピクセルからの輝度距離に従って削減する閾値適用モジュールを含む、請求項8に記載されるフィルタ。
【請求項１０】
閾値適用モジュールは整列された複数のピクセル内のピクセル数を2の累乗である数に削減する、請求項9に記載されるフィルタ。
【請求項１１】
該複数のピクセルはビデオ信号内の複数のフレームを通じる運動軌道に従って選択される、請求項8に記載されるフィルタ。
【請求項１２】
目標ピクセルは選択された複数のピクセル内にピクセルのサブセットを有するピクセル・ブロックに位置する、請求項11に記載されるフィルタ。
【請求項１３】
デジタル・ビデオ・フレーム内の雑音を低減する方法で、
複数のビデオ・フレームにかかる複数のピクセルを選択し、目標ピクセルを該複数のピクセルに関連付けるステップと、
該複数のピクセルを目標ピクセルに関するピクセル特性に従って整列されるステップと、
整列された複数のピクセル内の各ピクセルに、目標ピクセルに対するその相対的重要性に従って加重係数を割り当てるステップと、
割り当てられた加重係数および複数のピクセルのピクセル値に従ってフィルタを生成すること、
フィルタを目標ピクセルに適用するステップとを含む方法。
【請求項１４】
ピクセル特性が目標ピクセルからのピクセル輝度距離である、請求項13に記載される方法。
【請求項１５】
該複数のピクセルは複数のビデオ・フレームを通じる運動軌道に沿って選択される、請求項13に記載される方法。
【請求項１６】
該複数のピクセルはビデオ信号に内蔵される少なくとも1つの運動ベクトルに従って選択される、請求項15に記載される方法。
【請求項１７】
該複数のピクセルは一次元のピクセル・アレーに整列される、請求項13に記載される方法。
【請求項１８】
さらに、フィルタを生成する前に整列された複数のピクセル内のピクセル数を閾値に従って削減し、その結果目標ピクセルに対し最も関連性の少ないピクセルの組を除去する工程を含む、請求項13に記載される方法。
【請求項１９】
整列された複数のピクセル内のピクセル数は閾値の適用後2の累乗となる、請求項18に記載される方法。
【請求項２０】
請求項13の方法の実施を指示するよう適用されたプログラム命令を含む媒体または波形。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は2003年9月19日に出願された通し番号10/666,668号の「適応ビデオ・プリフィルタ」と題する米国特許出願に関連し、引用により全体が本明細書に組み入れられる。
【０００２】
本発明は一般的にビデオ処理に関し、より具体的にはビデオ画像内のエッジの忠実度を維持しながらデジタル・ビデオ信号の各種雑音を低減する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
現在の通信市場におけるデジタル・ビデオ技術の重要性は周知である。限られた帯域内でより多くのビデオ信号データを伝送することができるようになったため各種のデバイスやプラットフォームでビデオおよび画像コンテンツの表示が可能になった。通信市場における最近の技術的進歩はビデオおよび画像データの伝送および表示の向上を促進した。1例として現在のCODEC 装置や関連規格が提供するコード化効率の向上が挙げられる。
【０００４】
ビデオ・データは対応デジタル信号内で伝送されるデータ冗長を削減するためにコード化することができる。冗長データの削減はビデオ・データを相対的により狭い帯域で通信するのに有効である。ビデオ信号がどのようにコード化されるかを判定するに当たり、ビデオ・データおよびそのビデオ・データが伝送される通信媒体双方の分析が必要である。この分析は表示装置において好ましいビデオまたは画像の質が維持されることを保証するために行なわれる。
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第2002/0101543号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ビデオ信号内に雑音が存在するとビデオ信号をコード化するCODECのコード化効率および受信表示装置の画像またはビデオ・ストリームの質に悪影響を与え得る。雑音は各種内部および外部ソースから発生し、都合悪く挿入される可能性がある。このようなノイズの２つの例としてガウス性雑音およびインパルス・ノイズが挙げられる。
【０００７】
ガウス性雑音はしばしば特定周波数スペクトルにわたりガウス性分布レベルを有するエネルギーの均一な分布と特徴づけられる。ガウス性雑音は例えば通信機器および装置の温度が上昇すると発生する可能性があり、結果として熱雑音が発生し、都合悪く信号に挿入される。これに比較して、インパルス雑音は信号内の非連続的雑音パルスである。これらの雑音パルスはしばしば持続時間が短く、比較的高い振幅を有し、内部・外部双方のソースから発生し得る。
【０００８】
信号内の雑音の存在は信号対雑音比（“SNR”）として測定できる。SNR が減少するにつれ、ビデオ信号の質は劣化し、ディスプレー装置がそのビデオを再生する能力に悪影響を及ぼす。この雑音は図1に例示されるシステムのように通信システム内のさまざまな場所で発生し得る。
【０００９】
この図で示すように、ビデオ・カメラ110のようなビデオ取り込み装置がビデオ信号を発生し、信号はエンコーダ115に送信される。このエンコーダ115はビデオ信号をコード化し、効果的に圧縮してあるレベルのデータ冗長を取り除く。このコード化信号は有線または無線のいずれかの通信リンク120経由受信側のデコーダ125に通信される。デコーダ125はディスプレー装置130で表示できるようにコード化されたビデオ信号を再構成する。
【００１０】
このシステム100内の構成要素は、システム100の外部のソースを含め、雑音を発生する可能性がある。現在ビデオ信号内の雑音の量を低減するために、アルファ・トリム・フィルタおよびメジアン・フィルタを含む各種の雑音フィルタが使用されている。しかしこれらのフィルタは通常信号内で1種類の雑音に対応するように設計され、他の種類の雑音を除去するにはあまり効果的でない。さらにこれらのフィルタは雑音をフィルタする際、しばしばデジタル・ビデオ信号の特定の特性に対応し、または活用しないことがある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
ビデオ信号内におけるピクセル領域の空間的特性、時間的特性、および他の特性を分析することによりデジタル・ビデオ信号に存在し得る各種の雑音に有効に対応する雑音フィルタ装置および方法、ならびにその実施形態が記述される。
【００１２】
発明の一実施形態では、デジタル・ビデオ信号が受信され、信号内で複数のフレームにかかる複数のピクセルが選択される。複数のピクセルはフィルタされる目標ピクセルの少なくとも1つの特性に対するピクセル各々の意義に応じて整列される。例えば、複数のピクセルは目標ピクセルに対する各ピクセルの輝度距離に従って一次元のアレーに整列することができる。
【００１３】
整列されたピクセル・アレーは目標ピクセルに対し最も関連性が少ないピクセルの組を有効に除去する閾値を適用することにより短くすることができる。例えば、複数のピクセルが輝度距離に従って並び替えられた場合、目標ピクセルに対し最大の輝度距離を有するピクセルの組がアレーから除去される。除去されたこのピクセルの組はフィルタリング処理に含まれなくなる。
【００１４】
ピクセル・アレー内の各ピクセルはフィルタリング処理において特定のピクセルをさらに強調し得る加重係数が与えられる。これらの加重係数は、整列されたピクセル・アレーに閾値が適用されるかにより、整列されたピクセル・アレーまたは閾値で短縮されたアレーに適用することができる。一実施形態では、フィルタリング処理において目標ピクセルに最も関連性のあるピクセルを強調するために指数関数的に減衰する加重係数の組が用いられる。
【００１５】
加重され、整列されたピクセル・アレーを用い、ピクセル・フィルタが生成され、整列されたピクセル・アレーに適用される。一実施形態では目標ピクセルをフィルタするために加重アルファ・トリム・フィルタが使用される。
【００１６】
発明の他の目的、特徴および利点は図面から、また以下に続く詳細な説明から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
デジタル・ビデオ信号のノイズをピクセル領域の空間的および時間的特性双方に基づきフィルタする装置および方法が説明される。この三次元フィルタはガウス性およびインパルス雑音を含み各種の雑音に有効に対応し、ビデオ画像内でエッジの忠実度を維持することができる。
【００１８】
以下の記述において説明の目的から具体的な詳細が発明の理解を提供するために述べられる。しかし当業者であれば発明はこれらの詳細がなくても実施できることが明らかであろう。当業者であれば、以下にいくつか説明される本発明の実施形態はコンピュータ、ネットワーク・サーバ、無線装置、および他の通信機器を含みいくつか異なったシステムおよび機器に組み入れることができることを理解しよう。本発明の実施形態はさらにソフトウェア、ハードウェア、またはファームウェアに存在することができる。ソフトウェアの形を取ったプログラム命令は任意の適当な媒体または搬送波で運び、適当な機器に伝えられ処理されることができる。下記のブロック図に示される構造および機器は発明の代表的実施形態を例示するもので、発明を分かりにくくすることを避けることを意図している。さらに、図の中で構成要素間および／あるいはモジュール間の接続は直接接続に限定する意図はない。むしろ、これらの構成要素およびモジュール間のデータは中間構成要素およびモジュールにより、修正、再フォーマット、またはその他変更されることができる。
【００１９】
明細書中「一実施形態」または「実施形態」への言及は、その実施形態に関連して説明される特定の特長、構造、特性、または機能が発明の少なくとも１つの実施形態に含まれていることを意味する。明細書のいろいろな個所に現れる語句「一実施形態において」は必ずしもすべて同じ実施形態について引き合いにしているのではない。
【００２０】
概要
時空的雑音フィルタはデジタル・ビデオ通信システム内のさまざまな個所に配置することができる。例えば、図2A に示すように、時空的雑音フィルタ220はビデオ・コーダ210の入力の前に配置することができる。この実施形態において、フィルタ220はビデオ・コーダ210によるコード化処理の前にデジタル信号上の雑音を低減する。例えば、ビデオ・カメラ・センサにより発生する雑音をビデオ信号がコード化される前に除去することができる。この前フィルタ処理はさもなければビデオ・コーダ210によりコード化されたはずの雑音の量を低減するため、コーダのビット割り当て相対的により大きな量がデジタルビデオ信号のコード化に使用される。
【００２１】
別の実施形態において、時空的雑音フィルタ250はビデオ・デコーダ240の出力に配置することができる。このフィルタはビデオ信号にコード化された雑音およびコード化後ビデオ信号のパスに沿って発生した雑音を除去する。さらに詳細に後述するように、時空的雑音フィルタ250はガウス性およびインパルス雑音など、デジタル・ビデオ信号に存在し得る各種の雑音に対応することができる。当業者であれば本時空的雑音フィルタはビデオ信号のパスに沿ってどこにでも配置することができ、広範囲のデジタル・ビデオ・アプリケーションおよび機器に組み入れることができ、それらすべては本発明の範囲内に含まれることを理解しよう。
【００２２】
時空的雑音フィルタ
図3 はデジタル・ビデオ信号上に存在し得る各種の雑音に対し、ビデオ信号内のピクセル領域の空間的特性、時間的特性、およびその他の特性を分析することにより有効に対応できる時空的雑音フィルタ300の一実施形態を示す。
【００２３】
この時空的フィルタ300の実施形態はピクセル・セレクタ310、ピクセル整列エンジン320、およびピクセル・フィルタ340を含む。発明の別の実施形態において、時空的フィルタ300はさらに閾値適用モジュール330を含むことができる。
【００２４】
ピクセル・セレクタ310はビデオ信号を受信し、複数のビデオ・フレームにかかる複数のピクセルを選択する。ピクセル整列エンジン320は複数のピクセルを受信し、これらを一次元のアレーに整列するが、ここでアレー内の各ピクセルの位置はフィルタされる目標ピクセルの特性との関係によって特定される。この整列されたアレーは、閾値適用モジュール330が最も関連性の少ない一定数のピクセルをアレーの端から除去することで短縮することができる。
【００２５】
ピクセル・フィルタ340は整列されたアレーを受信し、各種加重アルゴリズムに従ってアレー内の各ピクセルを加重することができる。一実施形態において、目標ピクセルをフィルタするために加重アルファ・トリム雑音フィルタが用いられる。これらのモジュールは各々以下により詳細に説明される。
【００２６】
ピクセル・セレクタ
発明の一実施形態において、ビデオ信号は複数のピクセルが特定されフィルタされる目標ピクセルに関連付けられ、比較的低い粒状度においてフィルタされる。複数のピクセルはビデオ信号内で複数のビデオ・フレームにかかる。例として、このようなビデオ・フレームは図4に示され、ここで3つの連続したフレームが示される。フレーム (t) 420 は時刻t におけるビデオ・フレームの空間ドメインのサンプルを含み、フレーム(t-1) 410 は時刻t-1におけるビデオ・フレームの空間ドメインのサンプルを含み、フレーム(t+1) 430は時刻t+1におけるビデオ・フレームの空間ドメインのサンプルを含む。
【００２７】
フィルタされる目標ピクセルを有する第1のピクセル・ブロック425 がフレーム(t) 420内で特定され、ここで目標ピクセルは第1のピクセル・ブロック425の中心に位置する。フレーム(t-1) 410内の第2のピクセル・ブロック415が第1のピクセル・ブロック425に関連するとして特定される。フレーム(t+1) 430内の第3のピクセル・ブロック435も第1のピクセル・ブロック425に関連するとして特定される。発明の一実施形態において、ブロック415、425、435は連続するフレームにおいて同位置に配列されたブロックである。発明の別の実施形態において、ブロック415、425、435は連続するフレームを通じて運動ベクトルの方向に進み、この場合関連する運動軌道に沿ったフィルタリング処理が可能になる。これらの運動ベクトルはH.264ビデオ・コード化ストリームのようにコード化された信号内で特定された上フィルタリング処理内で使用されることができ、またはフィルタリング処理中に別途特定および／あるいは生成されることができる。連続するフレーム間の運動軌道を特定するには光の流れまたはビデオ均質性特性の分析など他の手法も用いることができる。従って、該当するビデオ画像がフレーム・シーケンス内で静止していない場合、より適切な、空間的に移動したブロックの組を特定することができる。
【００２８】
ブロック415、425、435 は各種のサイズや形状を有するとして定義される。発明の一実施形態において、各ブロックは3x3のピクセル・ブロックで、目標ピクセルは第1のブロック425の中心に位置する。ブロックの実際のサイズおよび形状はフィルタされるビデオ信号および雑音特性によって異なり得る。これらの特性を先験的に特定するのは難しいかもしれないが、このような特定を実施し、ブロックのサイズ、形状等々を変更するために用いることができる。加えて、ブロックのサイズはフィルタリング処理の速度およびそれに必要なリソースに影響を与える可能性がある。
【００２９】
発明のさらに別の実施形態において、フレームの特性を用いてフィルタリング処理を精緻化することができる。例えば、フレーム(t) 420とフレーム(t+1)との間に情景の変化が起こった場合、第3のピクセル・ブロック435は第1のピクセル・ブロック425にあまり関連性がない可能性が高く、除外することができる。この情景変化は大域的に各フレームを平均して フレーム間の差を特定することを含み、各種の方法で特定することができる。大域的な平均差がある閾値を超えた場合、情景の変化を推測することができる。加えて、情景変化が起こり、またはフレーム内の関連画像が続くフレームで消えたか特定するためにコード化情報も活用することができる。
【００３０】
時空的フィルタはさらにインタレースされたビデオ・ストリームなどフレームが順に提供されない場合、またはフレームが伝送中に消失したり捨てられたりしている場合を認識することができる。このような場合、不連続なビデオ・フレームに応じてブロックの選択を調節し、または単にフィルタを停止させることもできる。
【００３１】
図5はブロック内の個々のピクセルがx、y、およびt 軸に沿って目標ピクセルP(x,y,t) 510に空間的および時間的に関連性を持ち得る代表的な複数のブロックを示す。例えば、この図に示すように、第3のブロック435内の左下のピクセル530はP(x-1, y-1, t+1)と特定でき、第1のブロック415内の右上のピクセル520はP(x+1, y+1, t-1)と特定できる。
【００３２】
ピクセル整列エンジン
一旦複数のピクセルが特定されると、これらのピクセルは目標ピクセル510に対し、特定の特性の関連性に従ってアレーに整列される。例えば発明の一実施形態において、整列のプロセスは輝度チャンネル上で行なわれるので複数のピクセルは次の式が成立するように目標ピクセル510に対し各ピクセルの輝度距離に従って整列される。
|P1 - Pi| < |Pi - Pj|
ここでi = 2,…,N、 j = i,…,N、 およびP1 = 目標ピクセル
このようにフィルタリング操作はビデオ信号のY-チャンネル上だけで行なうことができる。フィルタリング操作またはプロセスに関連して複数のピクセルを順序だてるために並び替えプロセスで他のピクセル特性を用いることもできる。
【００３３】
当業者であれば複数のピクセルを一次元のアレーに整列するためにバイナリ・ソート、クイック・ソート等々、各種の整列操作を用いることができることを理解しよう。図6A はNピクセルからなり、P1が目標ピクセル510である代表的な整列されたピクセル・アレー610を示す。
【００３４】
閾値の適用
整列されたピクセル・アレー610 はアレーの端に位置する最も関連せいの少ないピクセルを除外するために短縮することができる。一実施形態において、アレーの端に位置する特定のピクセルを除外するために閾値が整列されたピクセル・アレー610に適用される。これによりMピクセル630を有する短縮アレー620が作成され、ここでMはNより小さい。
【００３５】
閾値は信号の雑音およびビデオ特性に関しフィルタリング処理を向上させる各種の方法を用いて決定することができる。発明の一実施形態において、Mは実験に基づいて定義することができる。例えば3x3ブロックが使用された場合、18というMの値がフィルタリング処理に有効であることが示されている。このシナリオでは、最も関連性の少ない9個のピクセルが除外され、特定の目標ピクセルに対するその後のフィルタリング操作に使用されない。
【００３６】
発明の別の実施形態において、Mはビデオ信号の雑音および／あるいはビデオ特性の分析に基づいて動的に適用され得る。当業者であればこれらの特性を分析するために各種の手法を用いることができることを理解しよう。加えて、閾値を動的に調節するために信号内のエッジ特性および 画像の円滑化効果の分析を行なうことができる。 さらに別の実施形態において、コード化されたビデオ信号内の定量化を用いて適当な閾値を予測することができる。例えば、コード化プロセス内で積極的な定量化が用いられた場合、より積極的に画像構造を補正し円滑化するために高い閾値を用いることができる。
【００３７】
短縮化された整列ピクセル・アレー620はフィルタリングされた目標ピクセル510に対するインパルス雑音の影響を除去するように機能する。特に、ピクセル・アレー610が 輝度距離に従って整列されている場合、インパルス雑音を有するピクセルは アレーの端に位置することになる。従って、閾値を適用すると、インパルス雑音は短縮化された整列ピクセル・アレー620内に存在しなくなり、フィルタリングされた目標ピクセル510の値に影響を与えない。
【００３８】
フィルタ
図7は閾値の適用により短縮され、または短縮されない整列ピクセル・アレー710を受信しフィルタリングされた目標ピクセル値720を提供するピクセル・フィルタ340の一実施形態を示す。ピクセル・フィルタ340のこの実施形態はピクセル加重モジュール740およびフィルタ・モジュール750を含む。
【００３９】
ピクセル加重モジュール 740 は複数の加重係数を整列ピクセル・アレー710に適用する。整列ピクセル・アレーはNピクセルを有し得、または閾値が適用された場合Mピクセルを有し得る。このような加重整列ピクセル・アレーの例は以下の通りである。
A1P1 + A2P2 + A3P3 +….ANPN、 または
A1P1 + A2P2 + A3P3 +….AMPM
【００４０】
加重係数（すなわちA1, A2, A3,…）は各種の方法で定義することができる。一実施形態において、加重係数は以下の通り減衰する。
A1 > A2 > A3 > ….
【００４１】
減衰加重係数の使用はフィルタリング処理の際整列ピクセル・アレー内の最も関連性のあるピクセルを強調する。例えば、加重係数は特定の相関関数に対応する指数的減衰に従うことができる。別の実施形態において、加重係数は等しく、その結果フィルタリング処理の際整列ピクセル・アレー内の各ピクセルは同じように強調される。さらに別の実施形態において、ビデオ信号の雑音特性が分かっている場合、加重係数はビデオ信号の雑音に具体的に対応しフィルタリングするように設計することができる。フィルタリング処理内における整列ピクセル・アレーの使用を補足または修正するために他の方法を用いることができる。
【００４２】
発明の一実施形態において、フィルタ・モジュール750は加重整列ピクセル・アレーを受信し、このアレーを用いて目標ピクセルをフィルタリングする。フィルタリングされた目標ピクセルPf(x,y,t)は以下のように計算される。
Pf(x,y,t) = (1/α)( A1P1 + A2P2 + A3P3 +….ANPN)
ここでα = (A1+ A2+ A3+…AN)
【００４３】
閾値の適用により加重整列ピクセル・アレーがM要素に削減された場合、Pf(x,y,t)は以下のように計算される。
Pf(x,y,t) = (1/α)( A1P1 + A2P2 + A3P3 +….AMPM)  
ここでα = (A1+ A2+ A3+…AM) で、M < N
【００４４】
ビデオ画像内のエッジは雑音低減プロセス中比較的良く保存される。特にエッジ忠実度は維持される。特に、整列アレー内で目標ピクセルP(x,y,t)に近いピクセルの輝度はフィルタリング処理において強調され別途生じた可能性のある円滑化効果を低減するため、エッジ忠実度は維持される。
【００４５】
この三次元フィルタは整列アレーから最も関連性の少ないピクセルの組を除去するので各種の雑音に対応する。例えば、目標ピクセル以外のピクセル上にインパルス雑音が存在する場合、このインパルス雑音は整列ピクセル・アレーの端または端近くに位置する。閾値を適用するとこのインパルス雑音は除去され、フィルタリングされたピクセルPf(x,y,t)の値に影響しない。さらに、ガウス性雑音が存在する場合、フィルタリングされた目標ピクセルPf(x,y,t)におけるこのガウス性雑音の影響は三次元フィルタの平均化操作により低減される。
【００４６】
三次元フィルタの実施は性能を向上させ、および／あるいは収納容積および演算の複雑さを低減させる各種手法を用いて実現することができる。例えば、Mは2の累乗として選ぶことができ、その結果αが2の累乗になる。従って、フィルタリング処理内の除算操作は単なるシフト操作で置き換えることができる。さらに、加重 係数（すなわちA1, A2, A3,…）の減衰は2の累乗で指数関数的に減衰すると定義でき、これによりさらにフィルタ内の数学的操作の実施が簡素化される。これらの実施はフィルタリング演算の複雑さを低減することができ、フィルタをASIC、ソフトウェア、ファームウェア、または他の媒体構造に組み入れることを可能にする。
【００４７】
三次元雑音フィルタリング方法 
図8は発明の一実施形態により、構造に独立してビデオ信号から雑音をフィルタリングする方法を示す。
【００４８】
ビデオ信号内で複数のフレームにかかる複数のピクセルが選択される810。このピクセルの選択は複数のビデオ・フレームを通じる運動軌道に対応し、または複数のフレーム内の同じ位置に配置されたブロックを用いて定義することができる。
【００４９】
複数のピクセルはフィルタリングされる目標ピクセルから各ピクセルの輝度距離に従って整列される820 。当業者であれば複数のピクセルを整列するの他のピクセル特性を用いることもでき、すべて本発明の範囲に入ることが意図されることを理解しよう。
【００５０】
整列された複数のピクセルに閾値が適用され830、最も関連性の少ないピクセルの組を除去し複数のピクセルのサイズを低減する。この閾値は各種手法を用いて生成、定義、変更、またはその他維持することができる。さらに、この閾値はビデオ信号のフィルタリング前に設定することができ、またはビデオ信号がフィルタリングされている間にリアルタイムで調節することができる。
【００５１】
残りの複数のピクセルは加重係数が割り当てられ840、残りの複数のピクセル内の特定ピクセルを強調することができる。従って目標ピクセルにより関連性があるピクセルはより高い加重値を与えられ、フィルタリング処理においてより関連性を持つことができる。
【００５２】
複数の加重ピクセルを用いて850、フィルタリング処理においてピクセル領域の空間的、時間的、および輝度特性を対処するフィルタを用いて目標ピクセルをフィルタする。当業者であればこのフィルタリング処理に他の各種フィルタを用いることができることを理解しよう。このフィルタリング処理はビデオ信号に存在し得る各種の雑音に対処し、ビデオ画像内のエッジ忠実度を維持する。
【００５３】
本発明は特定の代表的な実施形態に関連して説明されたが、当業者であれば各種の変更を加えることができることを理解しよう。従って、発明の範囲は以下の請求項によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
発明の実施形態について言及され、その例は添付図面に示される。これらの図面は例示を目的としており、限定するものではない。発明は全般的にこれらの実施形態に関連して説明されるが、これは発明の範囲をこれらの特定の実施形態に限定する目的ではないことが理解されよう。
【図１】ビデオ・データが伝送・受信される通信リンクの図。
【図２】Ａは発明の一実施形態による、雑音フィルタおよびビデオ・コーダのブロック図、Ｂは発明の別の実施形態による、雑音フィルタおよびビデオ・コーダのブロック図。
【図３】発明の一実施形態による、時空的フィルタのブロック図。
【図４】発明の一実施形態による、関連したピクセル・ブロックおよびその中の関連付けされたピクセルの図。
【図５】発明の一実施形態による、代表的なビデオ・フレームおよびその中のピクセル・ブロックの図。
【図６】Ａは発明の一実施形態による、代表的な ピクセル列の図、Ｂは発明の一実施形態による、代表的なピクセル列および代表的なピクセル閾値の図。
【図７】発明の一実施形態による、雑音フィルタのブロック図。
【図８】発明の一実施形態による、ピクセルの空間的および時間的特性に基づき雑音を低減する方法を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００５５】
110  ビデオ・カメラ
115  エンコーダ
120  通信リンク
125  デコーダ
130  ディスプレー
220  時空的雑音フィルタ
210  ビデオ・コーダ
240  ビデオ・デコーダ00
250  時空的雑音フィルタ
300  時空的フィルタ
310  ピクセル・セレクタ
320  ピクセル整列エンジン
340  ピクセル・フィルタ
330  閾値適用モジュール
410  フレーム（t-1）
415  ピクセル・ブロック（t-1）
420  フレーム（t）
425  ピクセル・ブロック（t）
430  フレーム（t+1）
435  ピクセル・ブロック（t+1）
415  ピクセル・ブロック（t-1）
520  P(x+1, y+1, t-1)
425  ピクセル・ブロック（t）
510   P(x, y, t)
435  ピクセル・ブロック（t+1）
530   P(x-1, y-1, t+1)
710  整列されたピクセル
340  ピクセル・フィルタ
740  ピクセル加重モジュール
750  フィルタ・モジュール
720  Pf(x,y,t)
【図１】
2007124650.tif 000003
【図２】
2007124650.tif 000004
【図３】
2007124650.tif 000005
【図４】
2007124650.tif 000006
【図５】
2007124650.tif 000007
【図６】
2007124650.tif 000008
【図７】
2007124650.tif 000009
【図８】
2007124650.tif 000010